Formation Bâtiment Durable - Bruxelles Environnement...2016/10/13 · 4 Points de repère Cadre...

Bruxelles Environnement

GRANDS PRINCIPES DE CONCEPTION D’UN BÂTIMENT

PEU ÉNERGIVORE/PASSIF

Anne-Laure MAERCKX

CENERGIE

Formation Bâtiment Durable :

Bâtiment durable de A à Z

2

Objectif(s) de la présentation

● Connaître les niveaux de performances

énergétiques des bâtiments et les principes les

définissant

● Connaître les points d’action les plus importants

pour atteindre ces niveaux et intégrer ces points

dans le processus de conception

3

● Points de repères – niveaux et normes

● Isolation

● Étanchéité à l’air

● Optimisation de l’éclairage naturel

● Gestion du risque de surchauffe

● Conclusions

Plan de l’exposé

4

Points de repère

● Cadre réglementaire: la PEB

● Cadre volontaire:

► Basse énergie

► Très basse énergie

► Passif

► NZEB

● Labellisation Bâtiment durable

► Breeam

► Leed

► HQE

► Ref-b

► Valideo

► …

Points de repère: la PEB

Réglementation en vigueur – la PEB en 2015

► Changement des procédures PEB

› Raisonnement en termes d’unité PEB (et plus de bâtiment PEB)

› Unité en Rénovation Lourde si travaux > 50% surfaces déperdition

› UN, UAN, URL, URS

► Réglementation PEB à partir de 2015

› Sur base du critère passif

› Apparition de BNEch, BNEfr, CEP

● Plus d’information

► http://www.environnement.brussels/thematiques/batiment/la-

performance-energetique-des-batiments-peb

5

http://www.environnement.brussels/thematiques/batiment/la-performance-energetique-des-batiments-peb











Critères PEB - UN

6

Critères PEB - UAN

7

Critères PEB– URL et URS

8

La PEB: Récapitulatif

9

Niveaux de performances

Différents niveaux de performances énergétiques

sont définis

● Basse énergie

● Très basse énergie

● Passif certificat

● NZEB

10


Différents niveaux, fonction

● de l’affectation (tertiaire vs logement)

● des besoins nets de chauffage

● des besoins en énergie primaire (chauffage, ECS,

auxiliaires électriques)

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Critère Unité logement tertiaire

Besoins nets en énergie de chauffage kWh/m².an 60 45

Besoins nets en énergie de

refroidissement

[kWh/m².an]

Etanchéité à l’air n50 [vol/h] - -

Risque de surchauffe (>25°C) % - -

Critère énergie primaire (EP) [kWh/m².an] 150

Critères 2015 pour le basse énergie (primes en Région Bruxelloise)

12



Besoins nets en énergie de chauffage [kWh/m².an] 30 30


refroidissement

[kWh/m².an]

Etanchéité à l’air n50 [vol/h] - -

Risque de surchauffe (>25°C) % - -

Critère énergie primaire (EP) [kWh/m².an] 95

13

Critères 2015 pour le basse énergie (primes en Région Bruxelloise)



Besoins nets en énergie de chauffage [kWh/m².an] 15 15


refroidissement

[kWh/m².an]

- 15

Etanchéité à l’air n50 [vol/h] 0,6 0,6

Risque de surchauffe (>25°C) % 5 5

Critère énergie primaire (EP) [kWh/m².an] -

90 – 2,5 *

C

Critères pour la certification passive

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chauffage

[kWh/m².an] 15 ou X 15 ou X


refroidissement

[kWh/m².an]

- -

Etanchéité à l’air n50 [vol/h] 0,6 0,6

Risque de surchauffe (>25°C) % 5 5

Critère énergie primaire (EP) [kWh/m².an] 45 + 1,2 * (X

– 15)

95 – 2,5 * C +

1,2 * (X – 15)

Critères pour la prime passive en RBC

15

16


NZEB

● Code bruxellois Air Climat Energie (COBRACE)

● Article 2.1.1

• 8° « Consommation « zéro énergie »» : consommation d’énergie nulle ou très faible, obtenue grâce à une efficacité énergétique élevée, et qui devrait être couverte dans une très large mesure par de l’énergie produite à partir de sources renouvelables, notamment l’énergie produite à partir de sources renouvelables sur place ou à proximité ;

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Objectif : labellisation ou certification ? ● Qualité environnementale d’un projet

► Validation par un intervenant extérieur sur des critères multiples

● Reconnaissance

► assurer une visibilité de la qualité environnementale du bâtiment vis-à-

vis de l’extérieur

● Valorisation

► Cette garantie peut représenter un atout important dans le cadre d’une

valorisation immobilière (financiers, investisseurs)

Exemples :

future certification Belge (Ref-b), Validéo, BREEAM, LEED, HQE

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Le Trias Energetica Diminuer la demande

-

Travail de l’enveloppe

Utiliser des sources

d’énergie renouvelable

Utiliser les énergie fossiles

de façon rationnelle

= Assurer le confort thermique,respiratoire et visuel

au moindre coût énergétique

Case study: Aéropolis II

19

Aéropolis II: Concept énergétique

21

Objectif 1: diminuer les pertes par transmission

► Assurer une bonne compacité

► Haut niveau de performances

› des parois opaques

› des fenêtres

► Gérer les ponts thermiques

Objectif 2: diminuer les pertes par infiltration

► Assurer une bonne étanchéité à l’air

Objectif 3: optimiser les apports solaires et l’éclairage naturel

► Orientation et surface des fenêtres

► Performances des vitrages

Limiter les besoins de chaleur

22

Compacité C = volume chauffé [m] = 3,5

Surface de déperdition

Volume chauffé important + forme compacte


23

Objectif 1: diminuer les pertes par

transmission


● Compacité C = volume chauffé [m]

Surface de déperdition

● ↓ surfaces de déperdition = ↑ la compacité


1. Pertes par tranmission

[081_Archives] – Yvan Glavie

24





› des fenêtres








Performances des parois

Objectif de performance

énergétique

Passif (certification)

Façades U = 0,09 à U = 0,14 W/m²K Résol: 20 à 22,5 cm

Laine minérale: 2,5 à 10 cm

Toiture U = 0,15 W/m².K PIR: 17 cm

Dalle de sol U = 0,15 W/m².K Résol: 13 cm

Fenêtres Triple vitrage U = 0,6 W/m².K,

Châssis: Uf = 1,5 W/m².K

25 Façades préfabriquées,

livrées isolées sur chantier

Isolation de la dalle de sol


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transmission



› des fenêtres


● U = λ/d [W/m².K]

► Où U = coefficient de transmission

thermique, caractérise le niveau de

performance de la paroi

► Où λ = coefficient de conduction

thermique d’un matériau [W/mk]

► Où d = épaisseur du matériau [m]

Matériau Valeur λ

[W/m.K](formulaire de

primes IBGE)

Cellulose 0,037 à 0,045

Liège 0,032 à 0,045

Laine minérale 0,031 à 0,044

Polystyrène

expansé (EPS)

0,031 à 0,045

Polyuréthane

(PUR)

0,023 à 0,029



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● Niveau de performance thermique des parois à définir en

fonction de l’objectif énergétique à atteindre

(Très) Basse énergie Passif

Valeur U parois opaques

(indicatif)

0,20 W/m².K

12 cm PUR ou 20 cm cellulose

0,10 W/m²K

28 cm PUR ou 40 cm cellulose

Fenêtres Double vitrage + châssis performant

Triple vitrage + châssis passif

Triple vitrage + châssis passif



[029_V_Woestyn] [117_Kessels]

28





› des fenêtres








29

Etanchéité à l’air n50 = 0,6 h-1

Etanchéité horizontale

des trémies techniques

entre niveaux 0 et -1

Etanchéité en

toiture Etanchéité des

éléments de façade

et connection façade /

gros-oeuvre


30


infiltration

► Assurer une bonne étanchéité à

l’air

● Indicateurs:

► V50 [m³/h] peu utilisé

► v50 [m³/h.m²] utilisé dans la PEB

► n50 [vol/h] utilisé dans le PHPP

Indicateur Valeurs clés

V50 -

v50 12

n50 0,6 (passif)

1,0 - 3 ((très) basse énergie)

7,8 (valeur par défaut)


2. Pertes par infiltration

[051_Huberti]

31

► Déterminer le volume à étanchéifier

› Limite du volume étanche à l’air

› Position de la barrière étanche dans les

parois

► Choix et positionnement des installations

techniques (exutoires de fumées, cages

d’escaliers, ascenseurs)

► Choix de la nature de l’étanchéité à l’air

› Panneaux OSB, membranes, … pour les

ossatures bois

› Plafonnages, béton coulé,… pour les

constructions massives

Exemple de définition de la barrière étanche à l’air

Source : MATRIciel



32

► Etude des détails à risque

› Portes, châssis (classes d’étanchéité)

› Jonctions

– Murs - châssis

– Murs - toitures

› Etanchéité des parois

› Techniques spéciales: ventilation, chauffage,

refroidissement, électricité, …

› …

► Mise en oeuvre et coordination des travaux

► Mesures (test d’étanchéité)

› Vérification du niveau d’étanchéité à l’air

atteint

› Mesures en cours de chantier (avant les

finitions)

› Mesures finales



Source : MATRIciel

Source : MATRIciel

Source: Energie+

33





› des fenêtres








34

Apports solaires:

• Ratio vitré/opaque: 21%

• Facteur g = 0,49

• Présence du patio


35

Objectif 3: optimiser les apports solaires

et l’éclairage naturel



[046_Droguerie] – Yvan Glavie [040_Aeropolis II] – Cenergie


3. Apports solaires

36

● Orientation et surfaces:

Orientation Logement Tertiaire

Nord 20% de la surface au sol Optimiser la lumière naturelle

Sud Maximum Max. 20 % de la surface au sol

Est et Ouest 20% de la surface au sol Max. 20 % de la surface au sol

Stratégie Compromis entre “minimiser

les pertes par transmission” et

“maximiser les gains solaires”

Compromis entre “optimiser l’éclairage

naturel” et “limiter les charges solaires”

Source: Formation Passif et (très) basse

énergie - Ecorce


3. Apports solaires

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● Performances des vitrages:

► Ug = coefficient de transmission

thermique d’un vitrage [W/m².K]

► Facteur solaire = fraction de l’énergie

solaire qui traverse la paroi par rapport à

l’énergie incidente [-]

= Fs, g

► Transmission lumineuse = part du flux

lumineux qui traverse un vitrage dans le

spectre visible [%]

Source: www.maisonpassive.be Source: Formation Passif et (très) basse énergie - Ecorce


3. Apports solaires

Limiter les besoins de

refroidissement

39

Objectif 1: limiter les charges solaires

► Orientation et surface du vitrage

► Protections solaires

Objectif 2: limiter les charges internes

► Eclairage

Objectif 3: Permettre un refroidissement passif

► Assurer une grande inertie thermique

► Permettre une ventilation naturelle

40

Protections solaires:

• lamelles extérieures motorisées et automatisées

• g = 0,15

Eclairage:

• présence du patio

• 2 W/m².100 lux

• détection de présence, compensation lumière du jour


41




● Orientation et surface du vitrage (rappel)

Orientation Logement Tertiaire

Nord 20% de la surface au sol Optimiser la lumière naturelle

Sud Maximum Max. 20 % de la surface au sol

Est et Ouest 20% de la surface au sol Max. 20 % de la surface au sol

Stratégie Compromis entre “minimiser

les pertes par transmission” et

“maximiser les gains solaires”

Compromis entre “optimiser l’éclairage

naturel” et “limiter les charges solaires”


refroidissement

1. Charges solaires

42

● Protections solaires

► Prise en compte du facteur solaire combiné vitrage +

protections solaires

► Protections solaires fixes

► Protections solaires extérieures mobiles

› Ecrans

› Lamelles

► Vitrage solaire

► Protections solaires intérieures et naturelles: peu

efficaces/pas de contrôle


refroidissement

1. Charges solaires

[009_Nys]

43

Protections

solaires

g

LTA

Avantages Inconvénients

Fixe • Bonne protection

solaire

• Peu/Pas d’entretien

• Longue durée de vie

• Investissement limité si

intégration à l’architecture

• Efficacité en façade sud uniquement

• Peu/pas flexible

• Aucune protection contre

rayonnement diffus

Vitrage solaire g = 0,1…0,45

LTA = 0,1… 0,45

Spectral sélectif:

g = 0,17…0,43

LTA = 0,3…0,7

• Bon marché

• Pas d’entretien

• Longue durée de vie

• Vue dégagée vers

l’extérieur

• Solution pratique en

rénovation

• Effet de réflexion

• Pas de régulation

• Diminution des gains solaires en

hiver

• Faible transmission lumineuse toute

l’année


refroidissement

1. Charges solaires

LTA = coefficient de transmission lumineuse

44

Protections

solaires

g

LTA

Avantages Inconvénients

Ecrans/screens g = 0,07…0,4

LTA = 0,07… 0,4

• Grande plage facteur

solaire

• Réglable

• Peu cher pour une

protection solaire

mobile

• Anti-ébouissement

• Faible LTA si faible g

• Peu de transparence

• Entretien/remplacement des moteurs

• Sensible au vent

Lamelles

g = 0,15

LTA = 0,5

• Réglable

• Grand LTA pour faible g

• Visibilité vers l’extérieur

• Moins sensible au vent

• Coûteux

• Entretien/remplacement des moteurs

• Nettoyage des lamelles


refroidissement

1. Charges solaires

45


► Eclairage

► Bureautique

► Occupation

● Eclairage

► Max 10 W/m² pour les bureaux

► Eclairage TL haute performance avec ballast

électronique

► Eviter éclairage halogène et à incandescence

► Régulation: Compensation lumière du jour et

détection de pésence/absence


refroidissement

2. Charges internes


refroidissement

46





► Eclairage

Objectif 3: Permettre un refroidissement passif



47

Night cooling:

• Accessibilité de la masse thermique

• Ouvrants motorisés en façade

• 5 vol/h


48

Puits canadien:

• 4 x 40 m de conduites enterrées

• Pré-refroidissement / pré-chauffe de l’air entrant


49

Objectif 3: Permettre un refroidissement

passif



● Inertie thermique = capacité d’un

matériau à accumuler de la chaleur ou de

la fraicheur, puis à la restituer


refroidissement

3. Refroidissement passif

[040_Aeropolis II]

50

Assurer une grande inertie thermique

► Privilégier une structure portante lourde

► Préserver l’accessibilité à la masse thermique

► Choisir des éléments de finition peu isolants

► Vérifier le confort d’été par simulation

dynamique (prise en compte du concept de

déphasage)


refroidissement


[040_Aeropolis II]

[065_Marly]

51

Permettre une ventilation naturelle

► Free-cooling: rafraichissement par un apport

supplémentaire d’air extérieur en journée, en

plus de la ventilation hygiénique (+/- 2 vol/h)

► Night-cooling: rafraîchissement nocturne à haut

débit (+/- 5 à 10 vol/h)

► Inertie thermique indispensable

► Apport via des ouvrants en façade (motorisés

ou non)

► Extraction: effet cheminée ou extracteurs en

toiture


refroidissement


● Le travail de l’enveloppe

constitue la base des bâtiments

énergétiquement performants

► Optimisation de l’enveloppe pour

limiter les besoins de chaleur

► Optimisation de l’enveloppe pour

limiter les besoins de froid

► Optimisation pour permettre le

refroidissement passif

► Optimisation pour permettre la mise

en place de systèmes techniques

énergétiquement efficaces

Voir la présentation suivante

52

Diminuer la demande

-

Travail de l’enveloppe

Utiliser des sources

d’énergie renouvelable

Utiliser les énergie fossiles

de façon rationnelle

Conclusions

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● Les Batex sur le site de Bruxelles Environnement: http://www.environnement.brussels/thematiques/batiment/sinspirer-

des-batiments-exemplaires

Outils, sites internet, etc… intéressants :

Références Guide Bâtiment durable :

● Thématique Energie du Guide Bâtiment

durable

http://www.guidebatimentdurable.brussels

http://www.environnement.brussels/thematiques/batiment/sinspirer-des-batiments-exemplaires







http://www.guidebatimentdurable.brussels/

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Ce qu’il faut retenir de l’exposé

● Avant tout, se fixer un niveau de performances à

atteindre

► (Très) Basse énergie? Passif? NZEB?

● Ensuite, développer une (des) stratégie(s) pour y

arriver

► Le travail sur l’enveloppe est préliminaire à toute autre

intervention.

► Ce travail porte sur:

› L’isolation / la compacité (valeurs U, compacité C)

› L’étanchéité à l’air (n50, v50)

› Les gains solaires / la lumière naturelle

› La limitation des charges externes et internes

› L’inertie

› Les possibilités de ventilation naturelle (ouvrants,…)

55

Contact

Anne-Laure MAERCKX

Conseillère en construction durable

Coordonnées

: 02/513.96.13

E-mail : [email protected]

mailto:[email protected]

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